Istraživači su iskoristili veštačku inteligenciju (AI) kako bi razvili jednostavniji pristup postizanju kvantne isprepletenosti između subatomskih čestica, što bi moglo dovesti do pristupačnijih kvantnih tehnologija. Kvantna isprepletenost se dešava kada se čestice, poput fotona, međusobno povežu na načine koji im omogućavaju deljenje kvantnih svojstava – kao što su informacije – na bilo kojoj udaljenosti. Ova pojava je ključna u kvantnoj fizici i predstavlja osnovni element koji pojačava moć kvantnih računara. Međutim, stvaranje ovih isprepletenih stanja tradicionalno je bilo teško za naučnike. Ova složenost proizilazi iz potrebe da se pripreme dva različita para isprepletenih čestica, a zatim obavi merenje – poznato kao Bell-ovo merenje – na fotonu iz svakog para kako bi se procenila jačina njihove isprepletenosti. Takva merenja neizbežno dovode do kolapsa kvantnog sistema, što rezultira tome da se dva neizmerena fotona isprepletu bez direktne interakcije. Ova metoda, koja se naziva "zamena isprepletenosti", ima potencijalne primene u kvantnoj teleportaciji. U nedavnoj studiji objavljenoj 2. decembra 2024. u časopisu Physical Review Letters, istraživači su koristili PyTheus, alat AI posebno dizajniran za kreiranje kvantno-optičkih eksperimenata.

U početku, autori su imali za cilj da repliciraju postojeće protokole za zamenu isprepletenosti u kvantnoj komunikaciji. Međutim, AI je stalno preporučivao značajno jednostavniju metodu za postizanje isprepletenosti fotona. "Autori su obučavali neuronsku mrežu na raznolikom skupu podataka koji opisuju postavku ovog tipa eksperimenata pod raznim uslovima, a mreža je naučila osnovnu fiziku, " objasnila je Sofia Vallecorsa, istraživačka fizičarka u CERN-ovom kvantnom tehnološkom inicijativu koja nije bila deo studije. AI je sugerisao da bi isprepletenost mogla proizaći iz neodređenih staza fotona; kada su prisutni višestruki potencijalni izvori fotona i njihova porekla postanu nejasna, isprepletenost se može generisati tamo gde prethodno nije postojala. I pored početnog skeptizma, istraživači su pronašli da je rešenje AI-ja ponovo važno, što ih je podstaklo da ga testiraju. Podešavanjem izvora fotona kako bi ih učinili neodređenim, uspostavili su uslove u kojima je detekcija fotona sa specifičnih staza osiguravala da su druga dva fotona proizvedena u isprepletenom stanju. Ova prekretnica pojednostavljuje formiranje kvantne isprepletenosti, potencijalno preoblikujući kvantne mreže koje se koriste za sigurnu komunikaciju, čineći ove tehnologije praktičnijim. "Što više možemo zavisiti od jednostavne tehnologije, to je širi spektar primena koje možemo razviti, " primetila je Vallecorsa. "Sposobnost da se konstruiraju složenije mreže sa raznolikim geometrijama mogla bi značajno uticati na scenario od kraja do kraja. " Ostaje da se vidi da li se ova tehnologija može skalirati u komercijalno isplativ proces zbog potencijalnih problema sa ekološkim smetnjama i imperfekcijama uređaja koje mogu destabilizovati kvantni sistem. Pored toga, studija naglašava vrednost AI kao istraživačkog resursa u fizici. "Istražujemo dalje integraciju AI, ali neki skepticizam i dalje postoji u vezi sa budućom ulogom fizičara u ovom evoluirajućem pejzažu, " napomenula je Vallecorsa. "To pokazuje izvanrednu priliku i pokazuje kako AI može poslužiti kao vredan alat za fizičare. "